本文關(guān)鍵詞：臥式三軸數(shù)控機(jī)床的幾何誤差建模與補(bǔ)償

  更多相關(guān)文章： 三軸數(shù)控機(jī)床 幾何誤差補(bǔ)償 線性坐標(biāo)變換 機(jī)床精度

【摘要】：隨著高精度產(chǎn)品需求的日益提高,改善機(jī)床精度在制造業(yè)中是非常重要的一個(gè)目標(biāo)。從汽車產(chǎn)業(yè)到航天航空,從消費(fèi)產(chǎn)品到醫(yī)藥產(chǎn)品,三軸機(jī)床和檢測(cè)儀在現(xiàn)代各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。隨著個(gè)性化產(chǎn)品和較小規(guī)模產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,產(chǎn)品的柔性制造也越來(lái)越重要。多軸數(shù)控機(jī)床精度主要是由于幾何誤差引起的,包括了導(dǎo)軌系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)剛度、熱性能以及動(dòng)態(tài)特性等。幾何誤差是由于機(jī)床的零部件自身制造誤差以及在設(shè)計(jì)裝配過(guò)程中的不精確而引起的誤差。在數(shù)控機(jī)床中靜態(tài)幾何誤差和系統(tǒng)幾何誤差是最主要的誤差部分。為了建立幾何誤差模型和實(shí)施后續(xù)的誤差補(bǔ)償技術(shù),這就需要對(duì)機(jī)床加工過(guò)程中幾何誤差的來(lái)源及其影響進(jìn)行深入分析。基于軟件平臺(tái)的誤差補(bǔ)償技術(shù)在減小機(jī)床誤差方面具有很好的前景,它所需的費(fèi)用較少,這與制造行業(yè)的要求是非常一致的。補(bǔ)償技術(shù)在制造行業(yè)中被大量的使用,例如:幾何誤差、熱誤差、刀具磨損誤差和切削力引起的誤差等。幾何誤差并不是一個(gè)不變的常數(shù),它會(huì)隨著機(jī)床位置的改變而變化,可以看作是一個(gè)關(guān)于機(jī)床位置坐標(biāo)的函數(shù)。如果可以對(duì)機(jī)床的幾何誤差進(jìn)行預(yù)測(cè)和補(bǔ)償,那么就可以減小機(jī)床的整體誤差。但是,如果機(jī)床的隨即誤差過(guò)大,那么機(jī)床生產(chǎn)出來(lái)的零件將會(huì)只有一部分符合指定的精度要求,而其余的零件將會(huì)超出精度要求。因此分析并表達(dá)出機(jī)床的隨機(jī)誤差特性是提高機(jī)床精度最重要的方式。本文針對(duì)臥式三軸數(shù)控機(jī)床,主要研究了機(jī)床幾何誤差、誤差減少或提高機(jī)床精度的方法和過(guò)程,采用誤差補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)減少機(jī)床幾何誤差,補(bǔ)償試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)補(bǔ)償大幅度減少了機(jī)床幾何誤差。論文主要內(nèi)容本文研究主要內(nèi)容可分為四個(gè)部分:1.機(jī)床誤差元素的分析和減少誤差的方法。分析了臥式三軸數(shù)控機(jī)床的誤差元素,提出了減少誤差的或提高精度的方法。2.機(jī)床幾何誤差的辨識(shí)和描述。對(duì)機(jī)床幾何誤差元素進(jìn)行了辨識(shí)和描述,為誤差數(shù)學(xué)模型的建立做準(zhǔn)備。3.機(jī)床誤差數(shù)學(xué)模型的建立。推導(dǎo)并建立了臥式三軸數(shù)控機(jī)床的誤差數(shù)學(xué)模型,為最終的誤差補(bǔ)償提供理論依據(jù)。4.機(jī)床幾何誤差補(bǔ)償試驗(yàn)。對(duì)于機(jī)床的主要誤差-定位誤差進(jìn)行了誤差補(bǔ)償,以驗(yàn)證誤差補(bǔ)償?shù)目尚行约捌湫Ч?補(bǔ)償試驗(yàn)結(jié)果表明:經(jīng)補(bǔ)償,機(jī)床定位精度有了大幅度提高。
【關(guān)鍵詞】：三軸數(shù)控機(jī)床 幾何誤差補(bǔ)償 線性坐標(biāo)變換 機(jī)床精度
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• ABSTRACT6-8
• 摘要8-12
• 學(xué)位論文中文簡(jiǎn)介12-16
• 課題背景和研究現(xiàn)狀12-13
• 機(jī)床誤差元素和減小誤差13
• 幾何誤差辨識(shí)和定位誤差補(bǔ)償模型13-14
• 試驗(yàn)及其結(jié)果分析14-16
• 1. INTRODUCTION16-24
• 1.1 PROBLEM STATEMENT16
• 1.2 ACCURACY OF COMPUTER NUMERICALLY CINTROLLED (CNC) MACHINE TOOLS16-18
• 1.3 PREVIEWS WORKS18-22
• 1.3.1 Error avoidance20
• 1.3.2 Error compensation20-22
• 1.4 CONCLUSION22
• 1.5 THESIS OUTLINE22-24
• 2. MACHINE TOOL ERROR COMPONENTS AND ERRORREDUCTION24-33
• 2.1 ERROR COMPONENTS24-25
• 2.2 BASIC ERROR REDUCTION METHODS25-26
• 2.3 GEOMETRIC ERRORS AND ERROR SOURCES OF GEOMETRIC NATURE26-30
• 2.3.1 Kinematic errors28-29
• 2.3.2 Thermo mechanical errors29
• 2.3.3 Loads29
• 2.3.4 Dynamic forces29-30
• 2.4 THERMAL ERRORS30-31
• 2.5 RANDOW VIBRATION31-33
• 3. IDENTIFICATION AND DESCRIPTION OF GEOMETRICERRORS33-43
• 3.1 IDENTIFICATION OF GEOMETRIC ERROR COMPONENT33-34
• 3.2 SETTING UP A MACHINE CO-ORDINATE SYSTEM34
• 3.3 GEOMETRIC ERROR MAPPING34-35
• 3.4 METHODS OF DIRECT MEASUREMENTS35-41
• 3.4.1 Linear displacement error measurement36-37
• 3.4.2 Straightness error measurement37-39
• 3.4.3 Squareness error measurement39
• 3.4.4 Angular error measurement39-41
• 3.4.5 Rotary axes measurement41
• 3.5 METHODS OF INDIRECT MEASUREMENT41-43
• 4. MACHINE TOOL ERROR MODELING43-59
• 4.1 IDEAL AND REAL CASES OF MACHINE TOOL43-45
• 4.2 LINEAR TRANSFORMATIONS45-46
• 4.3 ROTATION TRANSFORMATION46-47
• 4.4 CASE OF HOMOGENOUS COORDINA TRANSFORMATION47-57
• 4.4.1 Ideal case of homogenous coordinate transformation48-53
• 4.4.2 Real case of homogenous coordinate transformation53-55
• 4.4.3 Volumetric error model55-57
• 4.5 LINEAR DISPLACEMENT ERRORS57-59
• 5. COMPENSATION EXPERIMENTS59-68
• 5.1 IMPLEMENTATION OF ERROR COMPENSATION59
• 5.2 ERROR COMPENSATION CONTROL SYSTEM59-61
• 5.3 HORIZONTAL MACHINING CENTER ERROR MEASUREMENT AND COMPENSATION TEST61-68
• 5.3.1 Measurement tools and compensation61-63
• 5.3.2 Error measurements before compensation63-65
• 5.3.3 Error measurement after compensation65-68
• 6. CONCLUSION AND FURTHER WORK68-69
• BIBLIOGRAPHY69-73
• PAPER PUBLISHED73-74
• ACKNOWLEDGMENTS74

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本文編號(hào)：893779